Исследование модели функционирования измельчительного комплекса с применением импульсной электромагнитной обработки руды

Процессы переработки труднообогатимых железных руд занимают особое место на горно-обогатительных комбинатах России и за рубежом.

При этом решающую роль играет измельчение полезных ископаемых, так как именно оно во многом определяет качество получаемого сырья, от продажи которого зависит прибыль горнорудного предприятия.

Однако данный процесс характеризуется достаточно большой энергоемкостью (примерно 60% энергии от общих энергозатрат железорудных ГОКов РФ расходуется на процесс измельчения) [1].

Решение поставленной задачи связано с использованием перспективного метода предварительной импульсной электромагнитной обработки (ИЭМО) обработки рудного материала перед измельчением [2].

Для оценки влияния ИЭМО на прирост производительности мельницы и снижение энергоемкости помола использовалась математическая модель технологического процесса измельчения Лебединского ГОКа (ЛГОКа), созданию которой посвящена работа [3].

Структурно модель измельчительного комплекса ЛГОКа может быть представлена тремя моделями:  моделью пластинчатого питателя, конвейера, мельницы мокрого самоизмельчения [3].

Математическая модель пластинчатого питателя по каналу напряжение на щётках двигателя U - частота вращения якоря го описывается апериодической функцией первого порядка:

Передаточная функция пластинчатого питателя, по каналу частота вращения приводного двигателя ω – расход руды Q , представляется пропорциональным звеном:

И'„т2(р) = 0,333(2)

Руда в мельницу подается по наклонному конвейеру, который характеризуется величиной запаздывания 0,2 мин.:

WKOHB(P) = е"°'2р(3)

В качестве регулятора активной мощности привода мельницы мокрого самоизмельчения ММС используется ПИ-регулятор:

%ег(р)= 0,164 + 0,0038^(4)

Модель мельницы ММС по каналу расход руды Q – мощность, потребляемая электроприводом мельницы Р :

^ммс(р) = 77”~ ■ —(5)

19,5р+1 2,4р+1

В ходе лабораторных испытаний в 2006 г. на железистых кварцитах Лебединского ГОКа, проведенных НП Центр «Инновационные горные технологии», при использовании ИЭМО было выявлено увеличение производительности мельницы по готовому классу (что в производственных условиях равносильно повышению расхода руды Q ) в 1,055 раза.

В модели (5) коэффициент усиления по каналу Q – P равен . Полученный результат испытаний можно рассматривать как снижение k в 1,055 раза (                ) при стабилизации мощности

Ql"^3    ^2

мельницы на заданном уровне Р з с помощью ПИ-регулятора, и использовать этот факт в модели.

Поскольку применение ИЭМО перед помолом приводит к ярко выраженному изменению физико-механических свойств сырья [2], поступающего на переработку, то его можно рассматривать как возмущающее воздействие на объект.

Математическая модель измельчительного комплекса была собрана в программе Matlab 6.5 приложении Simulink (рис. 1).

Рис. 1. Математическая модель измельчительного комплекса ЛГОКа.

В качестве возмущающего воздействия (ИЭМО) использован блок STEP 2, у которого начальное значение коэффициента передачи k =5, а в момент времени t 1 =50 мин – k =4,739, то есть в 1,055 раз меньше.

Результаты моделирования демонстрируют рис. 2, 3. На рис. 2 показан переходной процесс, описывающий стабилизация мощности мельницы на уровне задания Р з =1330 кВт после приложения возмущения в момент времени t 1 =50 мин, на рис. 3 – увеличение производительности рудопитателя с Q₁ =265,8 т/ч до Q₂ =280,6 т/ч.

Рис. 2. Переходной процесс, описывающий стабилизация мощности мельницы на уровне задания Р_з =1330 кВт.

Рис. 3. Переходной процесс, описывающий увеличение производительности рудопитателя с Q₁ до Q₂ .

Прирост производительности мельницы по результатам модели составил:

Д<2 = 5^ = 280'6-265-8 = 5,57% (6), , что соответствует снижению энергоемкости помола на такую же величину.

Таким образом, в рамках проведенных исследований была выявлена возможность математической модели осуществлять прогноз влияния ИЭМО на такие важные показатели как производительность мельницы и энергоемкость помола в промышленных условиях.

The article presents the structure and description of the mathematical model of grinding complex. It was also carried out its investigation in order to identify possible effects of pulsed electromagnetic prediction processing on such important performance indicators as performance and power consumption grinding mill in an industrial environment.